Holmium
Holmium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ho und der Ordnungszahl 67.
| Eigenschaften | |||||||||||||
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| Allgemein | |||||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Holmium, Ho, 67 | ||||||||||||
| Serie | Lanthanoide | ||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | 3, 6, f | ||||||||||||
| Aussehen | silbrig weiß | ||||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 1 · 10-4 % | ||||||||||||
| Atomar | |||||||||||||
| Atommasse | 164,93032 | ||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 175 (226) pm | ||||||||||||
| Kovalenter Radius | k. A. | ||||||||||||
| van der Waals-Radius | k. A. | ||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Xe]4f116s2 | ||||||||||||
| Elektronen pro Energieniveau | 2, 8, 18, 29, 8, 2 | ||||||||||||
| Oxidationszustände (Oxide) | 3 (schwach basisch) | ||||||||||||
| Elektronegativität | 1.23 (Pauling-Skala) | ||||||||||||
| Kristallstruktur | Hexagonal | ||||||||||||
| Physikalisch | |||||||||||||
| Aggregatzustand | fest (ferromagnetisch) | ||||||||||||
| Dichte (Mohshärte) | 8,80 g/cm3 (-) | ||||||||||||
| Schmelzpunkt | 1747 K (1474 °C) | ||||||||||||
| Siedepunkt | 2968 K (2695 °C) | ||||||||||||
| Molares Volumen | 18,7 · cm3/mol | ||||||||||||
| Verdampfungswärme | 241 kJ/mol | ||||||||||||
| Schmelzwärme | 12,2 kJ/mol | ||||||||||||
| Verschiedenes | |||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 160 J/(kg · K) | ||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 1,24 · 106 S/m | ||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 16,2 W/(m · K) | ||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 581,0 kJ/mol | ||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1140 kJ/mol | ||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 2204 kJ/mol | ||||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 4100 kJ/mol | ||||||||||||
| Isotope | |||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen. | |||||||||||||
Eigenschaften und Verhalten
Das silberweiß glänzende Metall der seltenen Erden ist weich und schmiedbar.
Holmium weist besondere magnetische Eigenschaften auf. In seinen ferromagnetischen Eigenschaften ist es denen des Eisens weit überlegen. Mit 10,6 μB besitzt es das höchste magnetische Moment eines natürlich vorkommenden chemischen Elements. Mit Yttrium bildet es magnetische Verbindungen.
In trockner Luft ist Holmium relativ beständig, in feuchter oder warmer Luft läuft es unter Bildung einer gelblichen Oxidschicht schnell an. Bei Temperaturen oberhalb von 150 °C verbrennt es zum Sesquioxid Ho2O3. Mit Wasser reagiert es unter Wasserstoffentwicklung zum Hydroxid.
In Mineralsäuren löst es sich unter Bildung von Wasserstoff auf.
In seinen Verbindungen liegt es in der Oxidationszahl +3 vor, die Ho3+-Kationen bilden in Wasser gelbe Lösungen.
Anwendungen
Wegen seiner hervorragenden magnetischen Eigenschaften verwendet man Polschuhe aus Holmium für Hochleistungsmagnete zur Erzeugung stärkster Magnetfelder.
Weitere Anwendungen:
- Magnetblasenspeicher unter Verwendung von Dünnschichtlegierungen aus Holmium-Eisen, Holmium-Nickel und Holmium-Cobalt.
- Regelstäbe in Brutreaktoren.
- Herstellung von Yttrium-Eisen-Granat (YIG), Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) und Yttrium-Lanthan-Fluorid (YFL) Feststofflaser für Microwellenbauteile in der Medizintechnik.
- Holmiumoxid zur Erzeugung von gelbem Glas.
Geschichte
1878 entdeckten die schweizer Chemiker Marc Delafontaine und Jaques Louis Soret das Element spektroskopisch durch seine abweichenden Absorptionslinien. Das neue Element nannten sie ›X‹. 1879 entdeckte der schwedische Chemiker Per Teodor Cleve das neue Element unabhängig von den beiden Schweizern und isolierte es als gelbes Oxid aus Erbium (Erbiumoxid). Cleve wendete eine von Mosander entwickelte Methode an; er trennte erst alle bekannten Verunreinigungen ab bevor er versuchte den Rest zu trennen. Er erhielt einen braunen Rest, den er Holmia nannte, sowie einen grünen Rest, der den Namen Thulia erhielt.
Erst 1911 gelang dem schwedischen Chemiker Holmberg die Gewinnung von reinem Holmiumoxid. Ob er die Bezeichnung Holmium, vorgeschlagen von Cleve für die schwedische Landeshauptstadt Stockholm, übernahm oder als Ableitung seines Namens betrachtete, ist nicht bekannt.
Metallisch reines Holmium wurde erstmals 1940 hergestellt.
Vorkommen
Natürlich kommt Holmium nur in Verbindungen vor. Bekannte holmiumhaltige Minerale sind :
Herstellung
Nach einer aufwendigen Abtrennung der anderen Holmiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Holmiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Holmium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Verbindungen
- Holmiumoxid Ho2O3
Isotope
Physiologisches
Holmium hat keine biologische Funktion.
Vorsichtsmaßnahmen
Holmium und Holmiumverbindungen sind als wenig toxisch zu betrachten. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.
Weblinks
- Los Alamos National Laboratory - Holmium (englisch)
- Guide to the Elements - Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1 (englisch)
- It's Elemental - Holmium
- WebElements.com - Holmium (also used as a reference) (englisch)
- www.environmentalchemistry.com
- Bild in der Sammlung von Heinrich Pniok